襄渝线下行段提速桥梁安全评估与加固措施

刘艳会

(成都铁路局 工务检测所，四川 成都 610031)

1 襄渝线概况

襄渝线全长895.3 km，自1968年4月开始修建，至1979年12月全线建成，并正式交付运营。成都铁路局管内襄渝线共有桥梁82座，桥梁梁体分为普通钢筋混凝土简支梁和预应力混凝土简支梁两种梁型。16.0 m普通钢筋混凝土 T梁(图号为专桥(66)1015)和 23.8 m，31.7 m，32.0 m 预应力混凝土 T 梁，其中23.8 m 和 31.7 m 预应力梁图号为大(65)—138，32.0 m预应力混凝土梁图号为叁桥2051。桥梁支座均采用摇轴支座。桥台类型有T形桥台和埋式桥台，桥墩类型有实体矩形墩和圆端形空心墩，最大墩高42.6 m。墩台基础采用扩大基础和桩基础。

由于桥梁大都修建于20世纪60年代—70年代，设计、建造标准较低，加之该线路已运营40余年，桥梁出现了多种病害。近年来，随着铁路的提速重载，桥梁的横向振动问题显得尤为突出。2001年，铁道部组织对襄渝线大(65)—138的31.7 m的预应力混凝土T梁增设6道水平板加固，加固后梁体振动问题得到了一定的控制。但同时也发现，部分梁、墩的横向振幅和横向自振频率不满足《铁路桥梁检定规范》(铁运函[2004]120号，以下简称《桥检规》)、《既有线提速技术条件》(试行)(2002)和《铁路桥隧建筑物修理规则》(2010)的要求，列车的运营安全受到严重威胁，迫切需要对桥梁进行提速安全评估与对策研究。

结合襄渝线下行段提速需要，成都铁路局开展了襄渝线下行段桥梁安全评估与对策研究，评估桥梁在实际运营条件下的工作状态，提出桥梁安全运营对策，为桥梁的设备管理，养护维修加固积累资料和提供依据。

2 提速桥梁检测评定标准

运营桥梁梁跨的横向振幅、横向自振频率和横向加速度应满足《桥检规》的要求。如超过限值，则应检查分析桥梁的技术状态，采取限速加固或改造措施。

梁体横向振幅和横向自振频率具体限值见表1。

表1 梁体横向振幅和横向自振频率限值

3 桥梁动载试验

梁体加固前后，在典型桥梁的梁体跨中布置横向振幅测点以及在桥墩墩顶布置横向振幅测点进行测试。

3.1 梁体加固前桥梁横向振动测试结果

加固前的梁体横向振动测试结果见表2。

表2 加固前的典型桥梁梁跨横向振幅最大值及评价

从表2可以看出，除跨度为16.0 m的梁在客车以30 km/h通过时横向振幅满足《桥检规》安全限值要求外，其余几种跨度的梁在客车或者货车通过时最大横向振幅均有超出《桥检规》行车安全限值的情况。说明梁体的横向刚度不足，已影响到列车的运营安全。

通过对列车通过后的余振波形分析，跨度为23.8 m梁的横向自振频率在1.235～2.318 Hz之间，低于《桥检规》最低自振频率通常值3.782 Hz;跨度为31.7 m梁的横向自振频率在1.418～1.577 Hz之间，低于《桥检规》最低自振频率通常值2.839 Hz;头道河中桥32.0 m梁第3孔梁体横向自振频率也不满足《桥检规》限值的要求。进一步说明梁体的横向刚度不足。

梁体加固前桥墩横向振动测试结果如表3所示。从表3可以看出，石砌墩和片石混凝土墩顶横向振幅在货车55 km/h下的横向振幅不满足《桥检规》通常值要求。测试的多数桥墩横向自振频率也不满足《桥检规》通常值要求。说明桥墩横向刚度不足。

3.2 梁体加固后的桥梁横向振动测试结果

加固后的梁体横向振动测试结果见表4。

由表4可见，通过对梁体加固后，各种跨度的梁最大横向振幅均满足《桥检规》行车安全限值的要求，但不满足通常值的要求，表明加固起到了一定的效果。

表3 加固前的典型桥梁桥墩横向振动实测结果汇总

通过对余振波形的分析，跨度为16.0 m，23.8 m和31.7 m的梁横向自振频率较低，仍不满足《桥检规》通常值要求。说明梁体的横向刚度仍然偏弱。

梁体加固后桥墩横向振动测试结果见表5。从表5可以看出，梁体加固后，石砌墩和片石混凝土墩顶横向振幅在货车59 km/h、客车100 km/h下的横向振幅不满足《桥检规》通常值要求。测试的多数桥墩横向自振频率也不满足《桥检规》通常值要求。说明桥墩横向刚度不足，建议对桥墩进行加固。

4 提速桥梁安全评估

《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)条

文说明指出，限制桥梁横向自振频率的最终目标是保证车辆运行的安全性，而限制桥梁的横向振幅可以保证车辆运行安全。桥梁运营中，必须控制梁体的横向振幅、横向自振频率和横向加速度。

表4 加固后的典型桥梁梁跨横向振幅最大值及评价

表5 加固后的典型桥梁桥墩横向振动实测结果汇总

根据本次典型桥梁的动载试验结果，按照《铁路桥梁检定规范》(2004)、《既有线提速技术条件》(试行)(2002)和《铁路桥隧建筑物修理规则》(2010)对于铁路桥梁运营性能的要求，结合计算分析，跨度为23.8 m和 31.7 m梁的横向振幅、横向自振频率、横向加速度不满足提速技术条件要求，16.0 m梁的横向振幅不满足提速技术条件要求，石砌墩和部分片石混凝土墩不满足提速技术条件要求。因此，襄渝线下行段提速桥梁存在行车安全隐患。

5 桥梁加固建议

1)梁体经过增设6道水平板的加固，桥梁横向振动得到一定的控制，但横向刚度仍然偏弱，列车运行存在安全隐患，建议对全线上述梁型进行横向加固。

2)石砌墩和部分片石混凝土高墩墩顶横向振幅过大，横向刚度不足，建议对全线上述桥墩进行加固。

3)部分桥梁的梁体混凝土破损、剥落严重;桥墩支承垫石钢筋外露，建议对桥梁加强养护与维修，采取有效措施整治梁体混凝土裂损和钢筋锈蚀病害，保证梁体、墩体结构安全并延长其正常使用寿命。

4)建议改造桥上线路和避车台，以满足提速技术条件要求。

5)桥梁在客、货列车作用下，动力响应差别较大，建议可考虑对客、货列车通过该区段桥梁时分别限速。

[1]中华人民共和国铁道部.铁运函[2004]120号 铁路桥梁检定规范[S].北京:中国铁道出版社，2004.

[2]中华人民共和国铁道部.铁运[2010]38号 铁路桥隧建筑物修理规则[S].北京:中国铁道出版社，2010.

[3]中华人民共和国铁道部.试行铁科技函[2006]747号 既有线提速200 km/h技术条件(试行)[S].北京:中国铁道出版社，2002.

[4]中华人民共和国铁道部.TB10002.1—2005 铁路桥涵设计基本规范[S].北京:中国铁道出版社，2002.

[5]张勇，曾凡勤，刘建磊.某准高速铁路大桥的运营安全评估[J].铁道建筑，2009(3):15-18.